Tehnologia și avantajele bateriilor cu plumb și carbon CSPower

Baterie cu plumb și carbon CSPower – Tehnologie, Avantaje

Odată cu progresul societății, cerințele pentru stocarea energiei în baterii continuă să crească în diverse ocazii sociale. În ultimele decenii, multe tehnologii de baterii au înregistrat progrese semnificative, iar dezvoltarea bateriilor cu plumb a întâmpinat, de asemenea, numeroase oportunități și provocări. În acest context, oamenii de știință și inginerii au lucrat împreună pentru a adăuga carbon la materialul activ negativ al bateriilor cu plumb, născându-se astfel bateria cu plumb-carbon, o versiune îmbunătățită a bateriilor cu plumb.

Bateriile cu plumb și carbon sunt o formă avansată de baterii cu plumb-acid reglate prin valvă, care utilizează un catod din carbon și un anod din plumb. Carbonul de pe catodul din carbon îndeplinește funcția unui condensator sau a unui „supercondensator” care permite încărcarea și descărcarea rapidă, împreună cu o durată de viață prelungită în etapa inițială de încărcare a bateriei.

De ce are nevoie piața de baterii cu plumb și carbon???

• * Moduri de defectare ale bateriilor cu plumb-acid VRLA plate în cazul ciclării intensive

Cele mai frecvente moduri de defecțiune sunt:

– Înmuierea sau desprinderea materialului activ. În timpul descărcării, oxidul de plumb (PbO2) al plăcii pozitive se transformă în sulfat de plumb (PbSO4) și înapoi în oxid de plumb în timpul încărcării. Ciclurile frecvente vor reduce coeziunea materialului plăcii pozitive din cauza volumului mai mare de sulfat de plumb în comparație cu oxidul de plumb.

– Coroziunea grilei plăcii pozitive. Această reacție de coroziune se accelerează la sfârșitul procesului de încărcare datorită prezenței, necesare, a acidului sulfuric.

– Sulfatarea materialului activ al plăcii negative. În timpul descărcării, plumbul (Pb) al plăcii negative este, de asemenea, transformat în sulfat de plumb (PbSO4). Când sunt lăsate într-o stare de încărcare scăzută, cristalele de sulfat de plumb de pe placa negativă cresc și se întăresc, formând un strat impenetrabil care nu poate fi reconvertit în material activ. Rezultatul este scăderea capacității, până când bateria devine inutilă.

• * Este nevoie de timp pentru a reîncărca o baterie cu plumb-acid

În mod ideal, o baterie cu plumb-acid ar trebui încărcată la o rată care să nu depășească 0,2°C, iar faza de încărcare în bloc ar trebui să fie de opt ore de încărcare prin absorbție. Creșterea curentului de încărcare și a tensiunii de încărcare va scurta timpul de reîncărcare, cu prețul reducerii duratei de viață din cauza creșterii temperaturii și a coroziunii mai rapide a plăcii pozitive din cauza tensiunii de încărcare mai mari.

• * Carbon cu plumb: performanță mai bună la încărcarea parțială, mai multe cicluri, durată lungă de viață și eficiență mai mare la cicluri profunde

Înlocuirea materialului activ al plăcii negative cu un compozit de carbon-plumb reduce potențial sulfatarea și îmbunătățește acceptarea sarcinii de către plăca negativă.

Tehnologia bateriilor cu plumb și carbon

Majoritatea bateriilor utilizate oferă încărcare rapidă în decurs de o oră sau mai mult. În timp ce bateriile sunt încărcate, acestea pot oferi în continuare energie de ieșire, ceea ce le face operaționale chiar și în starea de încărcare, crescându-le utilizarea. Cu toate acestea, problema care a apărut în cazul bateriilor cu plumb a fost că durează foarte puțin să se descarce și foarte mult să se încarce din nou.

Motivul pentru care bateriile cu plumb-acid au avut nevoie de atât de mult timp pentru a-și recăpăta încărcarea inițială a fost reprezentat de resturile de sulfat de plumb care au fost precipitate pe electrozii bateriei și pe alte componente interne. Acest lucru a necesitat o egalizare intermitentă a sulfatului de la electrozi și alte componente ale bateriei. Această precipitare a sulfatului de plumb are loc la fiecare ciclu de încărcare și descărcare, iar excesul de electroni datorat precipitării provoacă producerea de hidrogen, rezultând pierderi de apă. Această problemă se agravează în timp, iar resturile de sulfat încep să formeze cristale care distrug capacitatea de acceptare a încărcării electrodului.

Electrodul pozitiv al aceleiași baterii produce rezultate bune, în ciuda faptului că are aceleași precipitate de sulfat de plumb, ceea ce arată clar că problema se află în electrodul negativ al bateriei. Pentru a depăși această problemă, oamenii de știință și producătorii au rezolvat-o prin adăugarea de carbon la electrodul negativ (catodul) bateriei. Adăugarea de carbon îmbunătățește capacitatea de încărcare a bateriei, eliminând încărcarea parțială și îmbătrânirea bateriei din cauza reziduurilor de sulfat de plumb. Prin adăugarea de carbon, bateria începe să se comporte ca un „supercondensator”, oferind proprietățile sale pentru o performanță mai bună a bateriei.

Bateriile plumb-carbon sunt un înlocuitor perfect pentru aplicațiile care implică o baterie plumb-acid, cum ar fi în aplicațiile start-stop frecvente și sistemele micro/mild hybrid. Bateriile plumb-carbon pot fi mai grele în comparație cu alte tipuri de baterii, dar sunt rentabile, rezistente la temperaturi extreme și nu necesită mecanisme de răcire care să funcționeze alături de ele. Spre deosebire de bateriile plumb-acid tradiționale, aceste baterii plumb-carbon funcționează perfect între 30 și 70% din capacitatea de încărcare, fără teama precipitațiilor de sulfat. Bateriile plumb-carbon au depășit bateriile plumb-acid în majoritatea funcțiilor, dar suferă o cădere de tensiune la descărcare, așa cum se întâmplă cu un supercondensator.

Construcții pentruCSPowerBaterie cu plumb și carbon cu încărcare rapidă și ciclu profund

Caracteristici pentru bateria cu plumb și carbon cu încărcare rapidă și ciclu profund

• Combină caracteristicile bateriei cu plumb și ale supercondensatorului
• Design de serviciu cu ciclu de viață lung, PSoC excelent și performanță ciclică
• Putere mare, încărcare și descărcare rapidă
• Design unic de lipire a grilei și a firelor de lipire
• Toleranță la temperaturi extreme
• l Capabil să funcționeze la -30°C - 60°C
• Capacitate de recuperare după descărcare profundă

Avantajele bateriei cu plumb și carbon cu ciclu profund cu încărcare rapidă

Fiecare baterie are o utilizare specifică în funcție de aplicațiile sale și nu poate fi numită bună sau rea într-un mod general.

O baterie cu plumb-carbon poate să nu fie cea mai recentă tehnologie pentru baterii, dar oferă câteva avantaje importante pe care nici măcar tehnologiile recente ale bateriilor nu le pot oferi. Câteva dintre aceste avantaje ale bateriilor cu plumb-carbon sunt prezentate mai jos:

• Mai puțină sulfatare în cazul funcționării parțiale în stare de încărcare.
• Tensiune de încărcare mai mică și, prin urmare, eficiență mai mare și mai puțină coroziune a plăcii pozitive.
• Iar rezultatul general este o durată de viață îmbunătățită.

Testele au arătat că bateriile noastre cu plumb și carbon rezistă la cel puțin opt sute de cicluri 100% DoD.

Testele constau dintr-o descărcare zilnică la 10,8V cu I = 0,2C₂₀, cu aproximativ două ore de repaus în stare descărcată, și apoi o reîncărcare cu I = 0,2C₂₀.

• l ≥ 1200 cicluri la 90% DoD (descărcare la 10,8V cu I = 0,2C₂₀, aproximativ două ore de repaus în stare descărcată și apoi o reîncărcare cu I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 2500 cicluri la 60% DoD (descărcare timp de trei ore cu I = 0,2C₂₀, imediat prin reîncărcare la I = 0,2C₂₀)
• l ≥ 3700 cicluri la 40% DoD (descărcare timp de două ore cu I = 0,2C₂₀, imediat prin reîncărcare la I = 0,2C₂₀)
• Efectul de deteriorare termică este minim în cazul bateriilor cu plumb-carbon datorită proprietăților lor de încărcare-descărcare. Celulele individuale sunt departe de riscurile de ardere, explozie sau supraîncălzire.
• Bateriile plumb-carbon sunt o alegere perfectă pentru sistemele conectate la rețea și cele independente de rețea. Această calitate le face o alegere bună pentru sistemele de energie solară, deoarece oferă o capacitate ridicată de descărcare a curentului.

Baterii cu plumb și carbonVSBaterie plumb-acid sigilată, baterii cu gel

• Bateriile cu plumb și carbon funcționează mai bine în stări de încărcare parțială (PSOC). Bateriile obișnuite cu plumb funcționează cel mai bine și durează mai mult dacă respectă un regim strict „încărcare completă”-„descărcare completă”-încărcare completă; acestea nu răspund bine la încărcarea în orice stare între încărcare completă și descărcare. Bateriile cu plumb și carbon funcționează mai bine în regiunile de încărcare mai ambigue.
• Bateriile cu plumb și carbon utilizează electrozi negativi de tip supercondensator. Bateriile cu carbon utilizează un electrod pozitiv standard de tip plumb și un electrod negativ de tip supercondensator. Acest electrod de tip supercondensator este cheia longevității bateriilor cu carbon. Un electrod standard de tip plumb suferă o reacție chimică în timp, prin încărcare și descărcare. Electrodul negativ de tip supercondensator reduce coroziunea electrodului pozitiv, ceea ce duce la o durată de viață mai lungă a electrodului în sine, ceea ce duce la baterii cu o durată de viață mai lungă.
• Bateriile cu plumb și carbon au rate de încărcare/descărcare mai rapide. Bateriile standard cu plumb au rate de încărcare/descărcare între maximum 5-20% din capacitatea nominală, ceea ce înseamnă că puteți încărca sau descărca bateriile între 5 și 20 de ore fără a provoca daune pe termen lung unităților. Bateriile cu plumb și carbon au o rată teoretică de încărcare/descărcare nelimitată.
• Bateriile cu plumb și carbon nu necesită nicio întreținere. Bateriile sunt complet sigilate și nu necesită nicio întreținere activă.
• Bateriile cu plumb și carbon sunt competitive din punct de vedere al costurilor în comparație cu bateriile cu gel. Bateriile cu gel sunt încă puțin mai ieftine de cumpărat inițial, dar bateriile cu carbon sunt doar puțin mai scumpe. Diferența de preț actuală dintre bateriile cu gel și cele cu carbon este de aproximativ 10-11%. Luați în considerare faptul că bateriile cu carbon durează cu aproximativ 30% mai mult și puteți înțelege de ce este o opțiune mai avantajoasă din punct de vedere al raportului calitate-preț.